戴 勁,劉 濤

(湖北省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院股份有限公司,武漢 430071)

瀝青路面經(jīng)過一定周期的服役后，往往會(huì)出現(xiàn)坑槽、開裂等一系列的病害[1,2]，因而需要對(duì)其進(jìn)行翻修或者養(yǎng)護(hù)處理。瀝青路面的翻修和養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生大量的廢舊瀝青路面材料(RAP)[3,4]，將其作為原材料循環(huán)使用于瀝青路面中是最期望達(dá)到的目標(biāo)，一方面瀝青路面建設(shè)對(duì)原材料的高消耗可實(shí)現(xiàn)RAP的快速處理；另一方面也有利于道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

目前采取的主要方式是將RAP替代部分天然集料用于制備再生瀝青混凝土。但RAP再生集料不同于普通的天然集料，其表面全部或者大部分區(qū)域被瀝青包裹住，且嚴(yán)酷的服役環(huán)境常常使瀝青老化非常嚴(yán)重[5,6]，因而RAP的性能與天然集料存在顯著差別。在瀝青混凝土體系中，集料與瀝青間的粘附行為往往決定了瀝青混凝土多方面的路用性能，如抗水損害性能、抗疲勞開裂性能等，研究集料與瀝青的粘附性能對(duì)于充分認(rèn)識(shí)瀝青混凝土的路用性能具有重要的作用。考慮到RAP與天然集料性質(zhì)上存在不同，研究RAP與瀝青的粘附性能顯得更加迫切。因此，該研究重點(diǎn)分析了熱水損害和凍融循環(huán)損害下RAP與瀝青的粘附性能。

1 原材料

研究中選用兩種類型的集料顆粒，一種是RAP顆粒，來自黃(石)黃(梅)高速公路某養(yǎng)護(hù)路段；另一種是天然石灰?guī)r集料顆粒，其作為對(duì)照組。選用的顆粒粒徑約為16～19 mm。此外，研究中還用到SBS改性瀝青，其主要技術(shù)性能指標(biāo)如表1所示，主要技術(shù)性能指標(biāo)均滿足規(guī)范的要求。

表1 SBS改性瀝青性能測(cè)試結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

研究主要是為了揭示RAP顆粒在熱水損害和凍融循環(huán)損害下與瀝青的粘附性能特征，因此，相應(yīng)地涉及到兩種試驗(yàn)方法。熱水損害試驗(yàn)：將集料顆粒(RAP、石灰?guī)r)和SBS改性瀝青分別加熱至170 ℃左右；再將集料顆粒置于SBS改性瀝青中，使集料顆粒表面被瀝青充分潤(rùn)濕、包裹；最后將瀝青包裹的集料顆粒懸掛于室內(nèi)環(huán)境中，使表面富余的瀝青滴落，將冷卻的顆粒置于微沸水中進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的水煮破壞。通過式(1)計(jì)算水煮前后集料顆粒表面的瀝青膜剝落情況。

(1)

式中，b為瀝青剝落率，%；M為瀝青包裹的集料顆粒水煮破壞前的干重，g；m為瀝青包裹的集料顆粒水煮破壞后的干重，g；G為集料顆粒干重，g。

凍融循環(huán)破壞試驗(yàn)：瀝青包裹的集料顆粒準(zhǔn)備方法同熱水損害試驗(yàn)，對(duì)瀝青包裹的集料顆粒施加不同次數(shù)的凍融循環(huán)損害。同樣按照式(1)計(jì)算凍融循環(huán)損害前后集料顆粒表面的瀝青膜剝落情況，此時(shí)，M和m分別代表瀝青包裹的集料顆粒凍融循環(huán)損害前后的干重，g。

3 結(jié)果與討論

瀝青包裹的集料顆粒水煮破壞試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，可見，不管是瀝青包裹的RAP還是石灰?guī)r顆粒，都對(duì)熱水損害較為敏感，隨著熱水損害時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)于集料顆粒表面裹附的瀝青，剝落率快速增加。具體來看，經(jīng)過30 min的水煮破壞，RAP顆粒表面的瀝青，剝落率從4%上升至14%；石灰?guī)r顆粒表面的瀝青，剝落率也從3%上升至16%。從圖1中還可看出，熱水損害下，RAP顆粒對(duì)其表面瀝青膜的束縛能力要略強(qiáng)于石灰?guī)r顆粒，尤其在長(zhǎng)期熱水損害下。說明RAP用于瀝青混凝土中時(shí)，再生瀝青混凝土在熱水損害下表現(xiàn)出略為優(yōu)異的耐久性。這可能與RAP顆粒的表面形貌有關(guān)，RAP表面被舊瀝青包裹，在對(duì)其進(jìn)行破碎制備再生集料的過程中更容易產(chǎn)生表面形貌豐富的顆粒，相比天然的石灰?guī)r集料，RAP集料的宏微觀形貌都更加粗燥，有利于與瀝青的粘附。

瀝青包裹的集料顆粒凍融循環(huán)損害試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，明顯可以看出，相比于熱水損害，瀝青包裹的RAP顆粒以及瀝青包裹的石灰?guī)r顆粒對(duì)于凍融循環(huán)損害更加敏感，經(jīng)過長(zhǎng)久的凍融循環(huán)破壞，對(duì)于RAP以及石灰石表面的瀝青，剝落率都超過了30%，瀝青膜的損失程度相當(dāng)大。具體來看，當(dāng)凍融循環(huán)損害次數(shù)從5次逐漸增加至25次時(shí)，RAP顆粒表面的瀝青，剝落率從12%上升至42%；石灰?guī)r顆粒表面的瀝青，剝落率從8%上升至34%。可見，相比熱水損害，凍融循環(huán)造成的損害要嚴(yán)重的多。因而在研究瀝青混凝土抗水損害性能時(shí)，更多的注意力應(yīng)放在抗凍融循環(huán)損害上。此外，圖2還表明，在相同的凍融循環(huán)損害次數(shù)下，RAP顆粒表面的瀝青，剝落率總是高于石灰?guī)r顆粒表面的瀝青，并且這一差值隨著凍融循環(huán)損害次數(shù)的增加而進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)凍融循環(huán)損害次數(shù)從5次逐漸增加至25次時(shí)，瀝青剝落率的差值從4%增加至8%。說明瀝青包裹的RAP顆粒抗凍融循環(huán)損害能力不佳，尤其是面對(duì)強(qiáng)凍融循環(huán)損害時(shí)。這可能與RAP表面舊瀝青與新瀝青間的融合程度有關(guān)，舊瀝青與新瀝青難以快速完全融合一直都是限制RAP使用的關(guān)鍵技術(shù)問題，RAP表面的舊瀝青與新瀝青存在未融合的界面，粘附性能受影響，因而不耐凍融循壞損害。

4 結(jié) 語

相比天然的石灰?guī)r集料，熱水損害下，RAP顆粒對(duì)其表面瀝青膜的束縛能力要略微優(yōu)異；但凍融循環(huán)損害下的情況正好相反，RAP顆粒表面的瀝青，剝落率明顯高于石灰?guī)r顆粒表面的瀝青，尤其在強(qiáng)凍融循環(huán)損害下，RAP與瀝青間的粘附性能喪失很快。這可能與RAP顆粒表面的形貌特征以及新舊瀝青間的融合程度有很大關(guān)系。因而，將RAP循環(huán)用于瀝青混凝土中時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注再生瀝青混凝土的抗凍融循環(huán)損害能力。